本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種磁傳感器集成電路、電流源發(fā)生器、使用該磁傳感器集成電路的電機(jī)組件及使用該電機(jī)組件的應(yīng)用設(shè)備。

背景技術(shù)：

霍爾傳感器是廣泛應(yīng)用的磁場檢測元件，特別是在電機(jī)領(lǐng)域通常使用霍爾傳感器檢測磁場變化以控制電機(jī)換向、轉(zhuǎn)速等?；魻栐ǔＳ砂雽?dǎo)體材料制成且在霍爾元件兩端施加恒定電壓驅(qū)動，在溫度變化時，霍爾元件的靈敏度變化明顯，需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行補(bǔ)償。然而，現(xiàn)有溫度補(bǔ)償電路設(shè)計復(fù)雜，且占用集成電路的空間較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種磁傳感器集成電路及電流源發(fā)生器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行補(bǔ)償，而現(xiàn)有溫度補(bǔ)償電路設(shè)計復(fù)雜，占用集成電路的空間較大的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種磁傳感器集成電路，包括：

磁感測元件，檢測外部磁場變化以輸出磁場感測信號；

信號處理器，處理所述磁場感測信號并輸出磁場檢測信息；及

電流源發(fā)生器，輸出不受溫度影響的恒定電流至所述磁感測元件。

優(yōu)選的，所述電流源發(fā)生器包括：電壓源，用于輸出基準(zhǔn)電壓；及與所述電壓源連接的溫度補(bǔ)償電阻，且所述電壓源經(jīng)所述溫度補(bǔ)償電阻輸出恒定電流至所述磁感測元件。

優(yōu)選的，所述電壓源為帶隙基準(zhǔn)電壓源，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源將直流電壓轉(zhuǎn)換并輸出所述基準(zhǔn)電壓。

優(yōu)選的，所述電流源發(fā)生器還包括與所述溫度補(bǔ)償電阻并聯(lián)的至少一普通電阻，所述電壓源經(jīng)所述至少一普通電阻輸出至少一電流。

優(yōu)選的，所述溫度補(bǔ)償電阻包括串聯(lián)的正溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻和負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻。

優(yōu)選的，所述正溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻為第一摻雜類型多晶硅電阻，所述負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻為第二摻雜類型多晶硅電阻。

優(yōu)選的，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源為雙極結(jié)型晶體管核心電路。

優(yōu)選的，所述雙極結(jié)型晶體管核心電路包括至少兩個三極管。

優(yōu)選的，信號處理器包括用于對所述磁場感測信號進(jìn)行放大去干擾處理的信號處理單元以及用于將經(jīng)過所述信號處理單元處理的檢測電信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)型檢測信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述信號處理單元包括用于放大所述磁感測信號的放大器。

優(yōu)選的，所述放大器為斬波放大器。

優(yōu)選的，所述信號處理單元包括開關(guān)電容濾波器，用于對磁感測元件輸出并經(jīng)放大的所述感測信號進(jìn)行采樣濾波消除偏差信號。

優(yōu)選的，所述磁感測元件為霍爾元件。

優(yōu)選的，所述磁傳感器集成電路還包括：ac-dc轉(zhuǎn)換器，用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓且為所述電流源發(fā)生器提供直流電壓。

一種電機(jī)組件，包括由一交流電源供電的電機(jī)；與所述電機(jī)串聯(lián)的雙向?qū)ㄩ_關(guān)；以及前述的的磁傳感器集成電路，所述磁傳感器集成電路的輸出端口與所述雙向?qū)ㄩ_關(guān)的控制端電連接。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了包括所述電機(jī)組件的應(yīng)用設(shè)備。

可選的，所述應(yīng)用設(shè)備為泵、風(fēng)扇、家用電器或者車輛。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的磁傳感器集成電路中的磁感測元件接受不受溫度變化影響的恒定電流，在恒定電流驅(qū)動條件下，磁感測元件的靈敏度基本不受溫度影響從而本發(fā)明的磁傳感器集成電路不需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償電路設(shè)計簡單，占用集成電路的空間較小。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的磁傳感器集成電路的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種電流源發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種磁傳感器集成電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的ac-dc轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開的的一種信號處理器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種帶隙基準(zhǔn)電壓源結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例公開的一種電機(jī)組件的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例公開的同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，霍爾元件在恒壓驅(qū)動的情況下，當(dāng)溫度變化時霍爾元件的靈敏度變化較大，導(dǎo)致霍爾信號的失真嚴(yán)重。而在恒流驅(qū)動的情況下，即使當(dāng)溫度變化時，霍爾元件的靈敏度變化不明顯，即霍爾元件的靈敏度基本不隨溫度變化而變化。

本發(fā)明提供的電流源發(fā)生器，應(yīng)用于磁傳感器集成電路，用于為磁感測模塊提供電流，具體的，請參閱附圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例公開的磁傳感器集成電路400的總體結(jié)構(gòu)示意圖。所述磁傳感器集成電路400與交流電源連接并根據(jù)外界磁場極性輸出控制信號至雙向可控交流開關(guān)。所述磁傳感器集成電路400包括ac-dc轉(zhuǎn)換器、電流源發(fā)生器、磁感測模塊與時鐘模塊。所述ac-dc轉(zhuǎn)換器用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為低壓直流電壓并為所述磁感測模塊與時鐘模塊供電。所述電流源發(fā)生器根據(jù)所述低壓直流電壓輸出多個電流。所述磁感測模塊用于檢測外界磁場變化并根據(jù)磁場變化輸出控制信號。所述時鐘模塊為所述感測模塊提供時鐘信號。

請參閱附圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種電流源發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明公開了一種電流源發(fā)生器201，包括：帶隙基準(zhǔn)電壓源202，用于輸出基準(zhǔn)電壓；與帶隙基準(zhǔn)電壓源202相連的至少一普通電阻203，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源202經(jīng)所述至少一普通電阻203輸出至少一電流i1、i2、i3等。與帶隙基準(zhǔn)電壓源202相連的溫度補(bǔ)償電阻204，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源202經(jīng)所述溫度補(bǔ)償電阻204輸出恒定電流i-hall。

其中，溫度補(bǔ)償電阻包括相互串聯(lián)的正溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻和負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻。通過設(shè)置正溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻的阻值與負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻的阻值消除溫度變化對電阻值的影響，即當(dāng)所述磁傳感器集成電路的溫度變化時所述溫度補(bǔ)償電阻的阻值不隨溫度變化而變化。所述正溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻為第一摻雜類型多晶硅電阻，負(fù)溫度系數(shù)補(bǔ)償電阻為第二摻雜類型多晶硅電阻。在本實(shí)施方式中，所述第二摻雜類型多晶硅電阻為n+型多晶硅電阻，所述第二摻雜類型多晶硅電阻為p+型多晶硅電阻。

其中，帶隙基準(zhǔn)電壓源包括雙極結(jié)型晶體管核心電路，雙極結(jié)型晶體管核心電路包括至少兩個三極管，其中，一三極管發(fā)射極的面積是另一三極管發(fā)射極面積的至少2倍。

本發(fā)明公開了一種電流源發(fā)生器，其包括與帶隙基準(zhǔn)電壓源相連的溫度補(bǔ)償電阻，所述帶隙基準(zhǔn)電壓源經(jīng)所述溫度補(bǔ)償電阻輸出恒定電流。本發(fā)明通過在帶隙基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)一溫度補(bǔ)償電阻，從而通過所述溫度補(bǔ)償電阻輸出不受溫度影響的恒定電流至磁感測元件，而在恒定電流驅(qū)動條件下，磁感測元件的靈敏度基本不受溫度影響。

本實(shí)施例提供的電流源發(fā)生器，在正常工作時，帶隙基準(zhǔn)電壓源通過設(shè)置雙極結(jié)型晶體管核心電路為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高精度的1.25v的基準(zhǔn)電壓，并為其他電路模塊提供穩(wěn)定的偏置基準(zhǔn)電流。

請參閱附圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種磁傳感器集成電路400結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明在上述公開的一種電流源發(fā)生器的基礎(chǔ)上，還公開了一種磁傳感器集成電路，所述磁傳感器集成電路400用于感測磁場變化并輸出控制信號，包括上述實(shí)施例提供的電流源發(fā)生器301，該磁傳感器集成電路還包括：磁感測元件302和信號處理器303。

所述磁感測元件302用于檢測外部磁場并相應(yīng)輸出磁場感測信號；所述信號處理器303用于處理磁場感測信號并輸出控制信號；所述電流源發(fā)生器201包括帶隙基準(zhǔn)電壓源202、至少一電阻203以及溫度補(bǔ)償電阻204，用于接收一直流電壓并輸出恒定電流至磁感測元件302，且輸出電流至信號處理器303。所述磁感測元件302由所述電流源發(fā)生器201輸出的恒定電流i-hall驅(qū)動。

本發(fā)明通過在帶隙基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)一溫度補(bǔ)償電阻從而輸出不受溫度影響的恒定電流至所述磁感測元件，而在恒定電流驅(qū)動條件下，磁感測元件的靈敏度基本不受溫度影響，不需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償電路設(shè)計簡單，占用集成電路的空間較小。

其中，磁感測元件為霍爾元件。優(yōu)選的，如圖3所示，上述磁傳感器集成電路還包括：分別與信號處理器303和電流源發(fā)生器301相連的ac-dc轉(zhuǎn)換器307。所述ac-dc轉(zhuǎn)換器與市電系統(tǒng)相連將交流電壓轉(zhuǎn)換為低壓直流電壓且為所述帶隙基準(zhǔn)電壓源提供基準(zhǔn)電壓交為所述信號處理器303供電。

具體的，上述所述ac-dc轉(zhuǎn)換器輸出的電壓為直流3～18v電壓。具體的，請參閱附圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例中的ac-dc轉(zhuǎn)換器中整流橋電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

輸入的市電通過整流橋電路和低壓差線性穩(wěn)壓器將高壓交流電壓轉(zhuǎn)化為低壓直流電壓(較佳的為3～18v)，如圖4所示，所述整流橋電路包括分別經(jīng)第一二極管和第二二極管反向并接于vac+和vca-之間的第三二極管和第四二極管，其之間設(shè)置一個穩(wěn)壓二極管，同時實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用。

請參閱圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開的的一種信號處理器結(jié)構(gòu)示意圖。所述信號處理器303包括放大器315、開關(guān)電容濾波器317及模數(shù)轉(zhuǎn)換器319。所述放大器315用于放大所述磁感測信號的放大器315。由于磁感測元件302與放大器315本身器件原因會產(chǎn)生相較于磁感測信號較大的偏差信號。所述開關(guān)電容濾波器317用于對所述磁感測元件輸出并經(jīng)所述放大器315放大的感測信號進(jìn)行采樣濾波以消除偏差信號。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器319將所述開關(guān)電容濾波器317輸出的濾波信號轉(zhuǎn)換為開關(guān)型控制信號。在本實(shí)施方式中，所述放大器315為斬波放大器。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器319包括遲滯比較器與鎖存器。

請參閱附圖6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例中提到的帶隙基準(zhǔn)電壓源的結(jié)構(gòu)電路圖。帶隙基準(zhǔn)電壓源202包括啟動電路205、運(yùn)放電路206和帶隙核心電路207，所述啟動電路2205的輸出偏置端連接到運(yùn)放電路206和帶隙核心電路207，啟動電路205提供穩(wěn)定的電壓偏置點(diǎn)使后續(xù)連接的運(yùn)放電路206和帶隙核心電路207工作在合適的靜態(tài)工作點(diǎn)從而啟動整個帶隙基準(zhǔn)電壓源電路。所述帶隙基準(zhǔn)電壓源201通過輸出端輸出參考電壓vref。所述帶隙核心電路為雙極結(jié)型晶體管電路，包括至少兩個三極管，其中，一三極管發(fā)射極的面積是另一三極管發(fā)射極面積的至少2倍。所述參考電壓vref經(jīng)所述至少一電阻203輸出至少一電流，如i1、i2及i3等；同時經(jīng)所述溫度補(bǔ)償電阻204輸出恒定電流i_hall。

請參閱圖7，圖7是本發(fā)明實(shí)施例公開的一種電機(jī)組件的電路結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電機(jī)組件，所述電機(jī)組件包括：由一交流電源100供電的電機(jī)200；與所述電機(jī)200串聯(lián)的雙向?qū)ㄩ_關(guān)300；以及依據(jù)本發(fā)明上述任一實(shí)施例所提供的磁傳感器集成電路400，所述磁傳感器集成電路400的輸出端口與所述雙向?qū)ㄩ_關(guān)300的控制端電連接。優(yōu)選的，所述電機(jī)組件還包括降壓電路500，用于將所述交流電源100降壓后提供給所述磁傳感器集成電路400。磁傳感器集成電路400靠近電機(jī)200的轉(zhuǎn)子安裝以感知轉(zhuǎn)子的磁場變化。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本發(fā)明的一個具體實(shí)施例中，所述電機(jī)為同步電機(jī)，如圖8所示，所述同步電機(jī)包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11。定子具有定子鐵心12及繞設(shè)于定子鐵心12上的定子繞組16。定子鐵心12可由純鐵、鑄鐵、鑄鋼、電工鋼、硅鋼等軟磁材料制成。轉(zhuǎn)子11具有永磁鐵，定子繞組16與交流電源串聯(lián)時轉(zhuǎn)子11在穩(wěn)態(tài)階段以60f/p圈/分鐘的轉(zhuǎn)速恒速運(yùn)行，其中f是所述交流電源的頻率，p是轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。本實(shí)施例中，定子鐵心12具有兩相對的極部14。每一極部具有極弧面15，轉(zhuǎn)子11的外表面與極弧面15相對，兩者之間形成基本均勻氣隙。本申請所稱基本均勻的氣隙，是指定子與轉(zhuǎn)子之間大部分形成均勻氣隙，只有較少部分為非均勻氣隙。優(yōu)選的，定子極部的極弧面15上設(shè)內(nèi)凹的起動槽17，極弧面15上除起動槽17以外的部分則與轉(zhuǎn)子同心。上述配置可形成不均勻磁場，保證轉(zhuǎn)子在靜止時其極軸s1相對于定子極部的中心軸s2傾斜一個角度，允許電機(jī)在集成電路的作用下每次通電時轉(zhuǎn)子可以具有起動轉(zhuǎn)矩。其中轉(zhuǎn)子的極軸s1指轉(zhuǎn)子兩個極性不同的磁極之間的分界線，定子極部14的中心軸s2指經(jīng)過定子兩個極部14中心的連線。本實(shí)施例中，定子和轉(zhuǎn)子均具有兩個磁極。可以理解的，在更多實(shí)施例中，定子和轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)也可以不相等，且具有更多磁極，例如四個、六個等。

相應(yīng)的，本申請實(shí)施例還提供了一種應(yīng)用設(shè)備，包括由一交流電源供電的電機(jī)；與所述電機(jī)串聯(lián)的雙向?qū)ㄩ_關(guān)；以及上述任意一實(shí)施例提供的磁傳感器集成電路，所述磁傳感器集成電路的輸出端口與所述雙向?qū)ㄩ_關(guān)的控制端電連接?？蛇x的，所述應(yīng)用設(shè)備可以為泵、風(fēng)扇、家用電器、車輛等應(yīng)用設(shè)備中，所述家用電器例如可以是洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、抽油煙機(jī)、排氣扇等。

本實(shí)施例在正常工作時，帶隙基準(zhǔn)電壓源模塊為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高精度的1.25v的基準(zhǔn)電壓，通過在所述帶隙基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)一溫度補(bǔ)償電阻，從而輸出不受溫度影響的恒定電流至所述磁感測元件，而在恒定電流驅(qū)動條件下，磁感測元件的靈敏度基本不受溫度影響，不需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，從而減小了集成電路的面積。

綜上所述，本發(fā)明的磁傳感器集成電路通過在所述帶隙基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)一溫度補(bǔ)償電阻，從而輸出不受溫度影響的恒定電流至所述磁感測元件，而在恒定電流驅(qū)動條件下，磁感測元件的靈敏度基本不受溫度影響，另外，本發(fā)明還公開了一種磁傳感器集成電路，不需要額外增加溫度補(bǔ)償電路對霍爾信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償電路設(shè)計簡單，占用集成電路的空間較小。

需要說明的是，本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。